(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な加工精度を有しつつ、システムの小型化・低価格化に寄与しうる電子ビーム描画方法およびシステムを提供する。【解決手段】電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、前記試料を前記電子ビームに対して前記所望のパターンを描くように動かすことにより、前記描画を行なうことを特徴とする。また、システムの低価格化のためには電子ビームを完全な固定焦点とすることが好ましいが、必要であれば電子ビームを一方向にのみ偏向可能にしても良い。【選択図】図１
2006344840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画システムであって、前記試料を前記電子ビームに対して前記所望のパターンを描くように動かすことにより、前記描画を行なうように構成される、電子ビーム描画システム。
【請求項２】
前記電子ビームは固定焦点式であることを特徴とする、請求項１に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項３】
前記所望のパターンを描画するためのデータを前記試料の軌道として記述することを特徴とする、請求項１に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項４】
前記試料の動きに連動して、前記電子ビームの照射量、照射面積、偏向のいずれか１つ以上を調節するように構成される、請求項１に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項５】
前記試料の軌道の略法線方向にビームスキャンが行なわれるように、前記電子ビームの照射方向を調節するように構成される、請求項４に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項６】
電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画システムであって、
・ 前記電子ビームを照射する電子ビーム照射部と、
・ 前記試料を保持すると共に前記電子ビームに対して前記試料の位置を動かす可動保持部と、
・ 前記パターンを描くための前記可動保持部の軌道に関する軌道情報と、
・ 前記軌道情報に従って前記可動保持部を動かす保持部制御部と、
を備える電子ビーム描画システム。
【請求項７】
前記可動保持部は、X方向及び前記X方向に直交するY方向に可動である、請求項６に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項８】
前記電子ビームの照射方向を変化させずに前記描画を行なうように構成される、請求項６又は７に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項９】
前記可動保持部は、前記軌道情報に従って、前記パターンを描くような軌道を動く、請求項６から８のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１０】
前記描画に際して前記電子ビームを１方向にのみ偏向可能に構成することを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１１】
前記パターンの幅に関する幅情報をさらに備えると共に、前記幅情報に従って前記電子ビームの照射量、照射面積、偏向のいずれか１つ以上を変化させるように、前記電子ビーム照射装置を制御する電子ビーム制御部をさらに備える、請求項６から１０のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１２】
前記電子ビーム制御部は、前記幅情報に従って、前記軌道に垂直な方向に前記幅情報から定まる量のビームスキャンが行なわれるように前記電子ビーム照射装置を制御する、請求項１１に記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１３】
前記電子ビーム照射装置の筐体は、前記軌道情報に関連して回転可能に構成される、請求項６から１２のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１４】
前記電子ビーム制御部は、前記軌道情報及び／又は幅情報に関連して前記電子ビーム照射装置の筐体を回転させるように構成される、請求項１１から１３のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１５】
前記所望のパターンを表すデータから、前記軌道情報を生成する軌道情報生成部を備える、請求項６から１４のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１６】
前記所望のパターンを表すデータから、前記幅情報を生成する幅情報生成部を備える、請求項１０から１５のいずれかに記載の電子ビーム描画システム。
【請求項１７】
電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画システムであって、前記試料を固定焦点式の電子ビームに対して動かすことにより描画を行なうように構成される、電子ビーム描画システム。
【請求項１８】
電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、前記試料を前記電子ビームに対して前記所望のパターンを描くように動かすことにより、前記描画を行なうことを特徴とする、電子ビーム描画方法。
【請求項１９】
前記電子ビームの照射方向を変化させずに前記描画を行なうことを特徴とする、請求項１８に記載の電子ビーム描画方法。
【請求項２０】
前記試料の軌道の法線方向にビームスキャンが行なわれるように、前記電子ビームの照射方向を調節することを特徴とする、請求項１８に記載の電子ビーム描画方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子ビームによって材料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ビーム描画とは、電子線レジスト（電子線感光剤）を基板上に塗布した試料に、微少な電子ビームを直接照射することにより、レジストに所望の微細形状パターンを形成する技術である。電子ビーム描画は微細な加工を精度よく行えることや、マスクが不要であるという長所のため、半導体分野や微小光学素子作製の分野で幅広く使われており、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小な電子機械システム）を支える重要な技術となっている。
【０００３】
既存の電子ビーム装置では、電子ビームの形状や軌道が所望のパターンを描くように制御することで、レジストにパターンを描画している。電子線の偏向量は数ｍｍ程度であるが、基盤を保持するＸＹステージや回転ステージを移動することにより、逐次的に基盤全面にパターンを描画することとしている。このような電子ビーム装置は特開平１１−３５４４０５号公報の段落０００２と０００３及び図７に記載されている。
【０００４】
電子ビーム描画の精度を上げるために、電子ビーム発生器の性能を向上させることに力が注がれてきた。しかし、電子ビーム発生器の性能を向上させるための従来のアプローチは、加速電圧を上げ、ダイナミックフォーカスを行ない、ビーム走査系における補正機能を充実させ、Ｄ／Ａコンバータの分解能を上げ、アナログ系のノイズを極小にするということであった。このようなアプローチでは、電子ビーム発生器の性能は向上するものの、システムは大型化し、非常に高価になってしまう。
【０００５】
また、Ｄ／Ａコンバータの分解能を上げるということは、描画パターンをマッピングする際に必要なフレームメモリも大きくなるということでもある。例えば分解能を１６ビットとすると、マッピングデータの大きさは約５３７ＭＢ（白黒ＢＭＰ）となり、２４ビットでは約３５１８４ＧＢ（白黒ＢＭＰ）となる。最近のパソコンの性能向上をもってしてもハンドリングが難しいデータ量であり、全面積を走査するなど事実上不可能な量である。
【０００６】
ＭＥＭＳでは、半導体（メモリ，ＣＰＵなど）のような薄利多売の製品は限られており、目的に応じたカスタマイズが求められることから、中小企業によるニッチな製品開発に期待が集まっている。これら多種多様な製品の開発には、多くの試作を重ねる必要があるが、試作開発にも量産設備と同一の大規模かつ高価な設備が必要となれば、実際に参入できる企業は限られてくる。もし、高性能の製造装置を小型かつ低価格に実現することができれば、小さな設備投資で市場に参入できることとなり、斬新なアイデアが迅速に製品化につながる可能性が高くなり、小ロットの生産であれば、即に製品を市場へ投入することも可能となる。
【特許文献１】特開平１１−３５４４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、十分な加工精度を有しつつ、システムの小型化・低価格化に寄与しうる電子ビーム描画方法及びシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの側面によれば、電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画システムであって、前記試料を前記電子ビームに対して前記所望のパターンを描くように動かすことにより、前記描画を行なうように構成される、電子ビーム描画システムが提供される。
【０００９】
本発明による電子ビーム描画装置は、従来の電子ビーム描画システムとは異なり、試料の軌道が電子ビームに対して所望のパターンを描くように試料を動かすことで、試料に所望のパターンを描画する。このため電子ビーム照射装置の性能向上のために多大な対策を施す必要がなく、システムの小型化、低価格化に寄与することができる。また、所望のパターンを描画するためのデータを、従来のようにマッピングデータではなく、試料や試料移動手段の軌道に関するデータとして記述することにより、描画のためのデータサイズを大幅に削減することができる。試料を移動させる手段としては、例えばＸＹステージを用いることができる。現在ではＸＹステージをｎｍオーダーの精度で制御することができ、十分な加工精度を得ることが可能である。
【００１０】
本発明による電子ビーム描画装置において、システムの低価格化のためには電子ビームを完全な固定焦点とすることが好ましいが、必要であれば電子ビームを一方向にのみ偏向可能に構成してもよい。偏向方向を一方向に限定する代わりに、偏向の精度を上げることで、システムの価格に抑えつつ、高い性能を実現することができる。また上記の電子ビーム描画装置において、試料の動きに連動して、電子ビームの照射量、照射面積、偏向のいずれか１つ以上を調節するように構成してもよい。
【００１１】
ある実施態様において、本発明による電子ビーム描画装置を、試料の軌道の法線方向にビームスキャンが行なわれるように、電子ビームの照射方向を調節するように構成することができる。この実施態様では、描画パターンの線を試料や試料移動手段の軌道で記述し、描画の太さをビームスキャンの大きさで記述することができる。例えば、外径１０μｍ、内径８μｍのドーナツ状のマルを書く場合、中心線を直径９μｍでプログラムし、電子ビームを半径方向に２ミクロン幅一定で振るようにプログラムすることができる。このため、描画のためのデータサイズを劇的に減少させることができ、大量のフレームメモリや超高速のCPUの必要性を減少させる。この実施態様において、電子ビームの振り角は０度から３６０度まで変化するが、これを実現する実施態様として、電子ビームそのものを偏向器等によって３６０度の偏向を可能にする方法と、上記のように電子ビームの偏向方向は一軸に限定するものの、電子ビーム照射装置の筐体を回転可能に構成する方法とを用いることができる。なお、上記の法線方向とは厳密なものではなく、およその方向であってよい。要はパターンの太さが描画されるようにビームスキャンの方向を制御できればよい。
【００１２】
本発明の１つの実施態様によれば、電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画システムであって、
・  前記電子ビームを照射する電子ビーム照射部と、
・  前記試料を保持すると共に前記電子ビームに対して前記試料の位置を動かす可動保持部と、
・  前記パターンを描くための前記可動保持部の軌道に関する軌道情報と、
・  前記軌道情報に従って前記可動保持部を動かす保持部制御部と、
を備える電子ビーム描画システムが提供される。
【００１３】
上記可動保持部は、Ｘ方向及び前記Ｘ方向に垂直なＹ方向に可動であるように構成することができる。また、電子ビームの照射方向を変化させずに描画を行なうように構成してもよいし、描画に際して電子ビームを一方向にのみ偏向可能に構成してもよい。前記軌道情報は、前記可動保持部を前記所望のパターンを描くように動かすものであることが好ましい。
【００１４】
ある実施態様において、本発明による電子ビーム描画システムは、描画すべきパターンの幅に関する幅情報をさらに備えると共に、この幅情報に従って電子ビームを照射量、照射面積、偏向のいずれか１つ以上を変化させるように、構成されることができる。電子ビームの制御のために電子ビーム制御部を設けることができる。電子ビーム制御部は、前記幅情報に従って、上記可動保持部の軌道に垂直な方向に、前記幅情報から定まる量のビームスキャンが行なわれるように前記電子ビーム装置を制御するように構成することが出来る。
【００１５】
ある実施態様において、本発明による電子ビーム描画システムは、電子ビーム照射装置の筐体を回転可能に構成することができる。特に、前記軌道情報及び／又は幅情報に関連して前記電子ビーム照射装置の筐体を回転させるように、上記電子ビーム制御部を構成することが出来る。
【００１６】
ある実施態様において、本発明による電子ビーム描画システムは、ＣＡＤ等で作成した所望の描画パターンを表すデータから、そのパターンが描画されるために試料や試料移動手段（例えば上記可動保持部やＸＹステージ）が辿るべき軌道のデータや、ビームスキャンの大きさや振り角に関連するデータを生成するユニットを備えることができる。
【００１７】
本発明の別の側面によれば、電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画システムであって、前記試料を固定焦点式の電子ビームに対して動かすことにより描画を行なうように構成される、電子ビーム描画システムが提供される。
【００１８】
本発明のさらに別の側面によれば、電子ビームによって試料に所望のパターンを描画する電子ビーム描画方法であって、前記試料を前記電子ビームに対して前記所望のパターンを描くように動かすことにより、前記描画を行なうことを特徴とする、電子ビーム描画方法が提供される。前記方法において、電子ビームの照射方向は固定とすることができる。また、実施態様によっては、前記試料の軌道の法線方向にビームスキャンが行なわれるように、前記電子ビームの照射方向を調節してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、本発明の独特のアプローチによって十分な加工精度が得られ、また所望のパターンを描画するためのデータ量が従来技術に比べて大幅に少なくできる電子ビーム描画方法及びシステムが提供される。従来技術に比べて電子ビーム照射装置に費用をかけなくとも十分な加工精度が得られるため、電子ビーム描画システムの大幅な小型化・低価格化に寄与しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のより深い理解のため、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態の例を説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の第１の実施例に係る電子ビーム描画システム１００の概略構成を示す図である。電子ビーム描画システム１００は、データ生成用ワークステーション（WS）１０２，コントローラ・ドライバ１０４，電子ビーム描画装置１０６を備えている。データ生成用WS１０２は、CAD等で設計した描画データを電子ビーム描画システム１００に適合するようなデータに変換する手段であり、そのような変換ソフトウエアを備えるコンピュータによって実現される。コントローラ・ドライバ１０４は、所望の描画が適切に遂行されるように、電子ビーム描画装置１０６の諸機能を制御する。
【００２２】
電子ビーム描画装置１０６は、電子ビームを照射するための諸機能が収められている電子ビーム鏡筒１０８と、描画すべき試料の保持及び移動のための機能が収められている試料室１１０から構成される。鏡筒１０８は、電子ビーム１１２を発生する電子銃１１４，電子ビーム１１２を収束させる電子レンズ１１６及び１１８，ブランキング用コイル対１２０，ブランキング板１２２等を備える。ブランキングコイル１２０とブランキング板１２２は、電子ビーム１１２のドーズ量を調節するために設けられている。ブランキング板１２２は中心に小さな孔を備えており、何もしなければ電子ビーム１１２は孔を通ることができる。しかしブランキングコイル１２０に電流を流すと、電子ビーム１１２は偏向し、軌道が変わって孔から逸れ、ブランキング板１２２に当たって止まってしまう。これを利用して電子ビーム１１２のドーズ量を調節することができる。電子レンズ１１６には永久磁石や電磁石を用いることができる。装置の低価格化のためには永久磁石の方が好ましい。電子銃１１４やブランキングコイル１２０は、コントローラ・ドライバ１０４によって制御される。
【００２３】
試料室１１０は、試料ステージ１３０を備え、基板上に電子線レジストが塗布された試料１３２が試料ステージ１３０の上に保持されている。試料ステージ１３０は、試料１３２を保持する試料保持部１３４，試料保持部１３４をX方向に動かすXステージ１３６，及び試料保持部１３４をY方向に動かすYステージ１３８を備え、またXステージ１３６及びYステージ１３８を駆動するモータ１４０，１４２が試料室１１０の外部に備えられる。試料ステージ１３０は、試料保持部１３４によって試料１３２を保持すると共に、Xステージ１３６及びYステージ１３８によって、試料１３２の位置を電子ビーム１１２に対してX方向及びそれに直交するY方向に動かすことができる。モータ１４０，１４２は、コントローラ・ドライバ１０４からの制御によって、駆動力を発生する。
【００２４】
図２は電子ビーム描画システム１００の機能ブロックの概略を示す図である。試料１３２に描画すべきパターンのオリジナルデータ１５０はCADで設計される。データ生成用WS１０２は軌道データ生成部１５２とブランキングデータ生成部１５４とを備える。軌道データ生成部１５２は、元のCADデータから、描画すべきパターンを試料１３２に形成するために、試料１３２が辿るべき軌跡に関するデータ１５６を生成する。言い換えれば、軌道データ生成部１５２は、描画すべきパターンを試料１３２に形成するために必要な、試料ステージ１３０の軌道のデータ１５６を生成する。本発明による電子ビーム描画システム１００は、ブランキングコイル１２０を除いて電子ビーム１１２を偏向させる手段を持たないので、電子ビーム１１２は固定焦点となる。このため、試料１３２に所望のパターンを描画するためには、試料１３２を載せた試料ステージ１３０が、該所望のパターンを描くような軌道を動かなければならない。このような軌道は、所望のパターンを描くための一筆書きのような軌道である場合もあれば、そうはならない軌道である場合もある。いずれにせよ軌道データ生成部１５２は、描画すべきパターンに合わせて、試料ステージ１３０が動くべき最適の軌道に関するデータ１５６を生成する。
【００２５】
ブランキングデータ生成部１５４は、電子ビームのドーズ量を調節するためのブランキングに関するデータを生成する。ブランキングのパターンはXステージ１３６及びYステージ１３８の軌道にも関連することができる。生成された軌道データ１５６及びブランキングデータ１５８は、コントローラ・ドライバ１０４に渡される。
【００２６】
なお、軌道データ生成部１５２とブランキングデータ生成部１５４の機能は、上記のようなデータ変換が可能なソフトウエアと、該ソフトウエアの指示に従って動作するCPU、及びデータを格納するメモリ手段とを利用して実現することが可能である。
【００２７】
コントローラ・ドライバ１０４は、ステージ制御部１６０，モータドライバ１６２，電子ビーム制御部１６４，ブランカドライバ１６６，電子銃ドライバ１６８等を備える。ステージ制御部１６０は、軌道データ１５６に従って、試料ステージ１３０が適切な軌道を動くように、モータドライバ１６２に命令を出す。モータドライバ１６２は、ステージ制御部１６０からの入力信号を、電子ビーム描画装置１０６のモータ１４０及び１４２の駆動パワーに変換する。電子ビーム制御部１６４は、ブランキングデータ１５８に従って、適切なブランキングが行なわれるようにブランカドライバ１６６に命令を出す。ブランカドライバ１６６は、電子ビーム制御部１６４からの入力信号を、ブランキングコイル１２０へ与える電流へと変換する。電子ビーム制御部１６４はまた、電子銃ドライバ１６８を通じて電子銃１１４の動作の制御も行なう。ある実施態様においては、電子ビーム制御部１６４は、電子ビーム１１２のビーム径や断面の形状を変更するように、電子銃ドライバ１６８に命令する。
【００２８】
コントローラ・ドライバ１０４は、専用の筐体を有するハードウエアとして構成することもできるし、コンピュータに装着可能なボードとして構成することもできる。例えば市販のパーソナル・コンピュータのPCIバスに装着可能なボードとして構成することができる。また、ステージ制御部１６０や電子ビーム制御部１６４の機能を、ソフトウエアとCPUとを利用して実現する実施態様も可能である。この場合、ステージ制御部１６０と電子ビーム制御部１６４とで、１つのCPUを共用するように構成することが可能である。また、軌道データ生成部１５２やブランキングデータ生成部１５４が用いるCPUと、ステージ制御部１６０や電子ビーム制御部１６４とを共用するように構成する実施態様も可能である。
【００２９】
次に図３及び図４を用いて電子ビーム描画システム１００の動作を説明する。図３は電子ビーム描画システム１００による描画のフローチャート、図４ａ〜図４ｅは、描画中のある局面を描いた図である。
【００３０】
まず、この例における電子ビーム描画の概要を掴むために、図４ａを参照する。この例では、試料１３２に矩形パターン１８０とジグザグパターン１８２を描画することを目的とする。試料１３２は図１に示すように試料保持部１３４を介して試料ステージ１３０に固定されており、Xステージ１３６及びYステージ１３８によって電子ビーム鏡筒１０８に対してX方向及びそれに直交するY方向に移動することが可能となっている。電子ビーム鏡筒１０８からは電子ビーム１１２が照射される。前にも説明したように、電子ビーム鏡筒１０８には、ブランキングコイル１２０及びブランキング板１２２によって、電子ビーム１１２の照射を止める機能があるものの、電子ビーム１１２の照射方向を変える機能は備えていない。従って、電子ビーム１１２の照射方向は、常に電子ビーム鏡筒１０８の真下方向である。このため、所望のパターンを描画するためには、試料１３２の方を所望のパターンの形に合わせて動かす必要がある。
【００３１】
まず、図３のステップS11は、描画動作の開始である。ステップS１２では、矩形パターン１８０を描くべく、矩形パターン１８０の描画開始位置１８０ａが、電子ビーム112の照射位置に一致するように、試料１３２の位置が合わせられる。このために、ステージ制御部１６０は、モータドライバ１６２に命令を出し、モータ１４０及び１４２に適切な駆動力を発生させる。ステップS１３では電子ビーム１１２の照射が始まる（ステップS１３）。このときの様子が図４ｂに示されている。
【００３２】
電子ビーム１１２の照射が始まると、直ちに次のステップS１４へ移行し、試料が電子ビーム１１２に対して矩形を描くように、Xステージ１３６及びYステージ１３８が動作する。ステージの動作は、ステージ制御部１６０が、軌道データ１５６に従って、モータドライバ１６２を通じてモータ１４０及び１４２を制御することによって制御される。試料ステージ１３０が矩形軌道を動き終わると、試料１３２上には矩形１８０が描画される。試料ステージ１３０の移動の早さも軌道データ１５６によって定められる。また、描画中の電子ビームのドーズ量は、ブランキングデータ１５８によって定められ、試料ステージ１３０の動きに応じた適切な量の照射が行なわれるように、電子ビーム制御部１６４によって制御される。
【００３３】
矩形１８０の描画が終わると電子ビーム１１２の照射が停止する（ステップS１５）。このときの様子が図４ｃに示されている。電子ビーム１１２の照射停止は、電子銃１１４の動作を停止するか、ブランキングによって行なうことができる。
【００３４】
続いてジグザグパターン１８２を描画すべく、ステージ制御部１６０は、試料１３２上のジグザグパターン開始位置１８２ａが、電子ビーム112の照射位置に一致するように、試料１３２の位置を合わせる（ステップS１６）。このときの様子が図４ｄに示されている。試料１３２の位置が合ったら電子ビーム112の照射が始まり（ステップS１７）、直ちにXステージ１３６及びYステージ１３８が、ジグザグパターンを描画するための移動を開始する。図４ｅに示されるように、試料ステージ１３０に保持された試料１３２が、電子ビーム112に対してX及Y方向にジグザグに動くことで、ジグザグパターン１８２が形成されていく。所望のパターンが全て描画されると、図４ａのようになる。描画が終わると電子ビームの照射が停止され（ステップS１９）、描画動作が終了する（ステップS２０）。なお、ステップS１１からS２０に示される描画動作において、電子ビーム112の照射方向は、ブランキングによる場合を除き、変化していないことに注意しなければならない。すなわち、描画パターンの形成は、試料ステージ１３０に保持された試料１３２が、電子ビームに対して所望のパターンを描くような軌道を動くことによって行なわれたことに注意する必要がある。
【００３５】
本発明による電子ビーム描画システム１００は、従来の電子ビーム描画システムとは異なり、スキャンのために電子ビームを偏向させる必要がないので、電子ビーム照射部の性能向上のために多大な対策を施す必要がなく、システムを従来の電子ビーム描画システムに比べて著しく小型化、低価格化することができる。さらに、試料ステージ１３０の位置はｎｍオーダーの精度で制御することが可能であるため、加工精度も十分なものになる。また、軌道データ１５６は、試料ステージ130の軌道を表すデータであるため、従来の電子ビーム描画システムで用いられているマッピングデータよりも、データ量が著しく少なくて済む。従ってこの特徴も、メモリやプロセッサのスペックをも従来の電子ビーム描画システムより低く抑えることができ、システム全体の低価格化に貢献しうる。
【実施例２】
【００３６】
次に、本発明の別の実施例を図面を参照しながら説明する。図５は、本発明の第２の実施例に係る電子ビーム描画システム２００の概略構成を示す図である。電子ビーム描画システム２００も、第1実施例に係る電子ビーム描画システム１００と同様、データ生成用ワークステーション（WS）２０２，コントローラ・ドライバ２０４，電子ビーム描画装置２０６を備えている。第1実施例と同様、データ生成用WS２０２は、CAD等で設計した描画データを電子ビーム描画システム２００に適合するようなデータに変換する手段であり、そのような変換ソフトウエアを備えるコンピュータによって実現される。コントローラ・ドライバ２０４は、所望の描画が適切に遂行されるように、電子ビーム描画装置２０６の諸機能を制御する。
【００３７】
図５において、第２実施例に係る電子ビーム描画システムと第1実施例との最も大きな違いは、電子ビーム描画システム２００の電子ビーム描画装置２０６が、鏡筒２０８内に、電子ビーム１１２を偏向させる1組の偏向コイル２１０を有していることである。このため電子ビーム描画装置２０６は、電子ビーム１１２を一方向のみではあるが、振ることができる。この違いに伴い、データ生成用WS２０２とコントローラ・ドライバ２０４の機能も第1実施例のものとは異なる部分がでてくる。なお、図５において、図１に示した第1実施例と同じ構成要素については、同じ符号を付し、説明を省略する。
【００３８】
図６は電子ビーム描画システム２００の機能ブロックの概略を示す図である。試料１３２に描画すべきパターンのオリジナルデータ１５０はCADで設計される。データ生成用WS２０２は軌道データ生成部２５２、偏向データ生成部２５３，ブランキングデータ生成部２５４を備える。軌道データ生成部２５２は、実施例１における軌道データ生成部１５２と同様、元のCADデータ１５０から、描画すべきパターンを試料１３２に形成するために必要な、試料ステージ１３０の軌道のデータ２５６を生成する。しかし、実施例１とは異なり、電子ビーム描画システム２００では電子ビームが一方向に偏向可能であるため、それを考慮に入れて軌道データが生成される。
【００３９】
偏向データ生成部２５３は、元のCADデータ１５０から、描画すべきパターンを試料１３２に形成するために必要な、電子ビーム１１２の偏向に関するデータ２５７を生成する。偏向のパターンは、試料ステージ１３０の軌道に関連して定められることができる。
【００４０】
ブランキングデータ生成部２５４は、電子ビーム１１２のドーズ量を調節するためのブランキングに関するデータを生成する。ブランキングのパターンは、実施例１の場合と同様に、試料ステージ１３０の軌道に関連すると共に、偏向のパターンにも関連して定められることができる。
【００４１】
軌道データ生成部２５２や偏向データ生成部２５３、それにブランキングデータ生成部１５４の機能は、上記のようなデータ変換が可能なソフトウエアと、該ソフトウエアの指示に従って動作するCPU、及びデータを格納するメモリ手段とを利用して実現することが可能である。
【００４２】
コントローラ・ドライバ２０４は、実施例１におけるコントローラ・ドライバ１０４と同様に、ステージ制御部１６０，モータドライバ１６２，電子ビーム制御部２６４，ブランカドライバ１６６，電子銃ドライバ１６８等を備え、それに加えて偏向コイル２１０を駆動する偏向コイルドライバ２６５を備える。このため電子ビーム制御部２６４は、第１実施例における電子ビーム制御部１６４とは異なり、偏向コイルドライバ２６５を制御する機能を備える。電子ビーム制御部２６４は、偏向データ２５７に従って偏向コイルドライバ２６５を制御し、偏向コイルドライバ２６５は、電子ビーム制御部２６４の命令を、偏向コイル２１０へ与える電流へと変換する。偏向コイルドライバ２６５は、きめ細かな電流調節ができるように、１６ビットのD/Aコンバータを備えており、試料１３２上の走査可能方向の長さを１０ｍｍとすると、１５０ｎｍのビーム走査ピッチを実現する。
【００４３】
コントローラ・ドライバ２０４は、専用の筐体を有するハードウエアとして構成することもできるし、コンピュータに装着可能なボードとして構成することもできる。例えば市販のパーソナル・コンピュータのPCIバスに装着可能なボードとして構成することができる。また、ステージ制御部１６０や電子ビーム制御部２６４の機能を、ソフトウエアとCPUとを利用して実現する実施態様も可能である。この場合、ステージ制御部１６０と電子ビーム制御部２６４とで、１つのCPUを共用するように構成することが可能である。また、軌道データ生成部２５２や偏向データ生成部２５３，ブランキングデータ生成部２５４が用いるCPUと、ステージ制御部１６０や電子ビーム制御部２６４とを共用するように構成する実施態様も可能である。
【００４４】
次に、図７を用いて電子ビーム描画システム２００による描画の様子を説明する。実施例１における図４と同様に、この例でも、試料１３２上に試料１３２に矩形パターン１８０とジグザグパターン１８２を描画することを目的とした描画を行なう。試料１３２は実施例１の場合と同様に、試料保持部１３４を介して試料ステージ１３０に固定されており、Xステージ１３６及びYステージ１３８によって電子ビーム鏡筒１０８に対してX方向及びそれに直交するY方向に移動することが可能となっている。電子ビーム鏡筒２０８からは電子ビーム１１２が照射される。電子ビーム鏡筒２０８には、電子ビーム１１２を図７に示すY方向に偏向させる偏向コイル２１０が備えられている。従って電子ビーム描画システム２００は、試料１３２を試料ステージ１３０によって所望のパターンに合わせて動かしながら、同時に電子ビーム１１２の偏向も利用することによって、所望のパターンを描画することができる。
【００４５】
実施例２に係る電子ビーム描画システム２００は、実施例１に係る電子ビーム描画システム１００とは異なり、電子ビームを偏向させる機能を実装するために、実施例１に係る電子ビーム描画システム１００よりも電子ビーム装置が高価になるかもしれない。しかし、偏向方向を１方向に限定することで、スキャンの解像度を上げていっても、装置の複雑化、大型化、高価格化を、従来技術に比べて大きく抑えることが可能となる。さらに、試料ステージ１３０の位置はｎｍオーダーの精度で制御することが可能であるため、加工精度も十分なものになる。また、試料ステージ130の制御には、マッピングデータではなく軌道に関するデータが用いられるため、従来の電子ビーム描画システムのようにマッピングデータだけに頼るよりも、データ量が著しく少なくて済む。従って、メモリやプロセッサのスペックをも従来の電子ビーム描画システムより低く抑えることができ、システム全体の低価格化に貢献しうる。
【実施例３】
【００４６】
次に、本発明の更に別の実施例について説明する。本発明の第３の実施例に係る電子ビーム描画システムのハードウエア構成は、第２実施例に係る電子ビーム描画システム２００の鏡筒２０８にもう一対の偏向コイルを加え、コントローラ・ドライバ２０４に、つけ加えた偏向コイルのコントロール・ドライバ機能を加えることの他は、第２実施例に係る電子ビーム描画システム２００と同様である。加えられた偏向コイルのため、第３実施例に係る電子ビーム描画システムは、電子ビームを振る方向を０度から３６０度に渡って変化させることができる。
【００４７】
図８は、第３の実施例に係る電子ビーム描画システム３００における、電子ビーム描画の流れを模式的に示す図である。電子ビーム描画システム３００は、CAD等で設計された描画パターン３１０を、パターンの中心線を表す線情報３１２と、パターンの幅を表す幅情報３１４へと分解する。そして試料ステージ１３０は、抽出された線３１２を描く軌道を動くように制御される。すなわち線情報３１２は、Xステージ１３６及びYステージ１３８の動作制御３１６のために用いられる。また電子ビームは、線３１２の接線に対して垂直に、抽出されたパターンの幅３１４をスキャンするように制御される。つまり幅情報３１４は、電子ビーム鏡筒の偏向コイルの制御のために用いられる。なお、描画すべきパターンを予めCAD等で設計するのではなく、初めから線情報３１２や幅情報３１４をプログラムするような実施形態も可能である。
【００４８】
このように、電子ビーム描画システム３００は、描画パターンをパスで記述し、描画の太さを描画パスの接線方向と垂直にスキャンすることで設定するという特徴を有する。例えば外径１０μｍ、内径８μｍのドーナツ状のマルを書く場合、中心線を直径９μｍでプログラムし、電子ビームを半径方向に２ミクロン幅一定で振るようにプログラムすることができる。この様子を図９に示す。
【００４９】
図９は電子ビーム描画システム３００によって、外径１０μｍ、内径８μｍのドーナツ状のマルを描画する様子を示す図である。実線３２０は描画パターンの中心線であり、直径９μｍを描く。破線３２２は描画パターンの太さを表し、実線３２０の内側外側共に１μｍの幅を有する。Xステージ１３６及びYステージ１３８は、線情報３１２に従って、偏向されていない電子ビーム１１２によって試料１３２に円３２０が描かれるような軌道を動く。一方電子ビーム描画システム３００の偏向器は、Xステージ１３６及びYステージ１３８の動きに対応して、線３２０の法線方向に、片側１μｍの大きさで電子ビームスキャンが行なわれるように制御される。このように試料ステージ及び偏向器を制御することで、所望のパターンが描画される。
【００５０】
電子ビーム描画システム３００では、描画パターンをパスで記述し、描画の太さを描画パスの接線方向と垂直にスキャンすることで設定するため、描画のためのデータサイズを劇的に減少させることができる。この特徴によって、マッピングデータよりもはるかに少ない容量で、装置の最高分解での描画が可能となる。さらにこの特徴により、大量のフレームメモリや超高性能のコンピュータの必要性を減少させ、高性能を維持したままシステムを低価格化に抑える可能性をもたらすことになる。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施態様を例をあげて説明したが、本発明がこれらの実施態様に制限されるものではないことは留意する必要がある。例えば実施例１や実施例２においては、ＣＡＤ等で設計した描画データ１５０から、試料ステージ制御用の軌道データやブランキング機構制御用のデータを生成したが、これらの軌道データやブランキングデータ、偏向データを直接プログラミングするような実施形態も可能である。また実施例３において、ビームスキャンの方向を３６０度可変とする機構について、説明されたような偏向コイルのみによる実施形態の他、電子ビームの偏向方向は実施例２のように１方向のみとし、電子ビーム鏡体をモータ等で回転可能に構成するような実施形態も可能である。この場合、コントローラ・ドライバは、試料ステージ制御データや偏向器制御データに関連して、電子ビーム鏡体を回転させるように制御することが望ましい。また、電子ビームの照射面積や照射形状を可変とするような実施形態も可能である。この場合も、試料ステージ制御データや偏向器制御データに関連して、電子ビームの照射面積や照射形状を可変とするように構成することが好ましい。さらに、固定焦点式の電子ビームに対して試料ステージを動かしながら、ラスタスキャンのように描画を行なうような実施形態も可能である。
【００５２】
本発明を適用した電子ビーム描画システムは、加工精度を保ったまま小型化を図ることが可能であるため、ある実施態様においては、基板サイズを３０ｍｍ×３０ｍｍとした場合、電子ビーム描画装置の大きさを概ね６００×６００ｍｍ以下に収めることができ、さらに最小ラインアンドスペース１００ｎｍ以下、ステージ位置決め分解能１００ｎｍ以下を実現することができる。いずれにせよ本発明は、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な実施形態を取りうることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施例に係る電子ビーム描画システム１００の概略構成を示す図である。
【図２】電子ビーム描画システム１００の機能ブロックの概略を示す図である。
【図３】電子ビーム描画システム１００による描画のフローチャートである。
【図４ａ】電子ビーム描画システム１００による描画中の１つの局面を描いた図である。
【図４ｂ】電子ビーム描画システム１００による描画中の１つの局面を描いた図である。
【図４ｃ】電子ビーム描画システム１００による描画中の１つの局面を描いた図である。
【図４ｄ】電子ビーム描画システム１００による描画中の１つの局面を描いた図である。
【図４ｅ】電子ビーム描画システム１００による描画中の１つの局面を描いた図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る電子ビーム描画システム２００の概略構成を示す図である。
【図６】電子ビーム描画システム２００の機能ブロックの概略を示す図である。
【図７】電子ビーム描画システム２００による描画の様子を説明するための図である。
【図８】第３の実施例に係る電子ビーム描画システム３００における、電子ビーム描画の流れを模式的に示す図である。
【図９】電子ビーム描画システム３００によって、外径１０μｍ、内径８μｍのドーナツ状のマルを描画する様子を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００      電子ビーム描画システム
１０２      データ生成用ワークステーション
１０４      コントローラ・ドライバ
１０６      電子ビーム描画装置
１０８     電子ビーム鏡筒
１１４      電子銃
１１６      電子レンズ
１２０      ブランキングコイル
１３０      試料ステージ
１３４      試料保持部
１３6      Xステージ
１３８      Ｙステージ
１４０      モータ
１４２      モータ
１５２      軌道データ生成部
１５４      ブランキングデータ生成部
１６０      ステージ制御部
１６２      モータドライバ
１６４      電子ビーム制御部
１６６      ブランカドライバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図４ｅ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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